生命の複雑さと歴史性をとらえる多対多の理論の構築

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07309001
• Research Institution: The University of tokyo
• Principal Investigator: 金子 邦彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (30177513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田崎 秀一 財)基礎化学研究所, 副主任研究員 (10260150) ; 高木 由臣 奈良女子大学, 理学部, 教授 (90079682) ; 宝谷 紘一 名古屋大学, 理学部, 教授 (80025444) ; 甲山 隆司 北海道大学, 大学院・地球環境, 教授 (60178233) ; 桂 勲 国立遺伝学研究所, 教授 (00107690)
• Keywords: 多様性 / 相互作用 / 細胞分化 / 再帰性 / 人工生命 / 生命の起源 / 発生 / 複雑性

Research Abstract

昨年の研究会を通して多様性と再帰性の問題が生命システムを考える上で重要であると認識された。これを踏まえて、個体と全体の関係、生物集団の社会性、やわらかな再帰性の3つの話題を中心として密度の高い研究集会を行なうとともにそれぞれのテーマでの研究を進めた。研究会ではまず、これまでの生物への理論的アプローチを概観し何が欠けているかを議論した。郡司は内部的な立場から生命の理論を構築することを進め、田崎は自然現象とモデルの対応のあり方についての考察を行なった。ついで、共生や生態系を例にして相互作用のもたらす多様さと複雑さを議論した。甲山は森林の動的な複雑さを調べた。一方、高木はガウゼの古典的実験をとらえなおしてこういった相互作用の重要性を指摘した。
しかし、進化を通してあらわれてきた生命を議論する際には、かならずしも現存する生物を記述しているだけでは真の理解には到達できない。宝谷はリポソームと細胞骨格からなる人工細胞システムを作ることでこの方向の研究を進め、柳川はマリグラヌ-ルの実験によって生命の起源での動的な多様さを調べている。このような中から、再帰的な構造としての現在の遺伝子型の生命が現われて来たかは理論的に重要な問であり、その方向に向けての研究が金子、池上らにより進められている。さらに、こういった問題意識をふまえて四方は生命を構成的に捉えるべく生命創製の実験を進めている。
一方、現在の生物では発生過程に、相互作用と再帰構造の生成は見られている。桂は遺伝子の相互作用の観点からの研究を進めている。また、研究会では発生における相互作用の問題の典型として等価群の問題が議論された。
かなり広い分野、しかも実験と理論にまたがる、新しい研究プロジェクトであったが、この2年を通じて共通する問題意識が明確化され、今後の研究方向を考えて行くうえで有用な示唆が得られたと考えられる。

Research Products

• [Publications] T.Arakawa et.al.: "Application of N-terminally truncated DNA polymerase from Thermus thermophilus(Delta Tth polymerase)to DNA sequencing and polymerase chain reaction:comparative study of Delta Tth and wild-type Tth polymerase" DNA Reserch. 3. 87-92 (1996)
• [Publications] Y.Shima et.al.: "Construction and characterization of N-terminally truncated DNA polymerase from Thermus thermophilus" Journal of fermentation and bioengineering. 81. 504-510 (1996)
• [Publications] I.D.Prijambada et.al.: "Solubility of artificial proteins with random sequences" FEBS Letters. 382. 21-25 (1996)
• [Publications] W.Z Xu: "Fate of a mutant emerging at the initial stage of evolution" Researches on population Ecology. 38. 231-237 (1996)
• [Publications] K.Kaneko and T.Yomo: "Isologous diversification:a theory of cell differentiation" Bulletin of Mathematical Biology. 59. 139-196 (1997)
• [Publications] K.Kaneko: "Coupled Maps with Growth and Death:An Approach to Cell Differentiation" Physica D. (1997)
• [Publications] 甲山隆司: "森林アーキテクチャーから植生帯動態モデルへ" 日本生態学会誌. 46. 57-61 (1996)
• [Publications] 高木由臣: "「老化因子・寿命因子」" 『遺伝別冊No.7老化と寿命』. 142-150 (1995)
• [Publications] 高木由臣: "「生物は死なないのが本来の姿であった」" 『ニュートン別冊 からだのサイエンス』. 122-123 (1996)
• [Publications] Tokusumi,Y.,Nishi,N.& Takagi,Y.: "A substance secreted from Tetrahymena and mammalian sera act as mitogens on Paramecium tetraurelia." Zool.Sci.13. 89-96 (1996)
• [Publications] 丸山千由利・高木由臣: "ゾウリムシは新・旧を識別する?-被験者はゾウリムシではなくヒトであった-" 生物教育. 36. 12-14 (1995)
• [Publications] Maruyama,C.,Takashi,R.,Tokusumi,Y.& Takagi,Y.: "Conditions of survival and extinction of Paramecium multimicronucleatum cultured with P.tetraurelia in a closed environment." Eur.J.Protistol.32. 94-101 (1996)
• [Publications] K.Kaneko and T.Yomo: "A Theory of Differentiation with Dynamic Clustering" Advances in Artificial Life. 329-340 (1995)
• [Publications] T.Yamamoto and K.Kaneko: "Tile Automaton for Evolution of Metabolism" Advances in Artificial Life. 188-199 (1995)
• [Publications] R.Hishida,T.Ishihara,K.Kondo & I.Katsura: "hch-1,a gene required for normal hatching and normal migration of a neuroblast in C.elegans,encodes a protein related to TOLLOID and BMP-1." EMBO J. 15. 4111-4122 (1996)
• [Publications] 桂 勲: "線虫の細胞系譜と細胞分化" 蛋白質核酸酵素. 41. 1936-1943 (1996)
• [Publications] Kohyama,T.and Shigesada,N.: "A size-distribution-based model of forest dynamics along a latitudinal environmental gradient." Vegetatio. 121. 117-126 (1995)
• [Publications] Aiba,S.and Kohyama,T.: "Tree species stratification in relation to allometry and demography in a warm-temperate rain forest." J.Ecol.84. 207-218 (1996)
• [Publications] K.Ookawa et.al.: "Cyclin B Interaction with Microtubule-associated Protein 4(Map4)Targets P34^<CDC2> Kinase to Microtubules and Is a Potential Regulator of M-phase Microtubule Dynamics" J.Cell Biol.128. 849-862 (1995)
• [Publications] T.Ikeda,K.Oosawa and H.Hotani.: "Self-assembly of Capping Protein,FliD,of Bacterial Flagella into an Annular Structure" J.Mol.Biol.259. 679-686 (1996)
• [Publications] T.J.Itoh,S.Hisanaga,T.Hosoi,T.Kishimoto and H.Hotani: "Phosphorylation States of Microtubule-Associated Protein 2(MAP2)Depending on cAMP-Dependent Protein Kinase(PKA)or cdc2 Kinase Determine Its Regulatory Role in Microtubule Dynamics." Biochemistry. (1997)
• [Publications] 宝谷 紘一: "細胞をつくる" biohistry. 3(9). 4-10 (1995)
• [Publications] 田崎秀一: "可逆力学系における非平衡状態-力学と統計力学の対応について-" 数理解析研究所講究録. 938. 47-59 (1996)
• [Publications] 田崎秀一: "複雑系を検証する" 現代思想. 11. 150-159 (1996)
• [Publications] 田崎秀一: "力学の作るフラクタル構造と非可逆性の問題" 物性研究. 66. 865-875 (1996)
• [Publications] 田崎秀一: "カオスと非可逆性" 岩波書店「科学」. 65・12月. 802-810 (1995)
• [Publications] S.Tasaki and P.Gaspard: "Fick's Law and Fractality of Nonequilibrium Stationary States in a Reversible Multibaker Map" Journal of Statical Physics. 81. 935-987 (1995)
• [Publications] S.Tasaki: "Spectral Properties of the Frobenius-Perron Operator of the Multibaker Transformation" Dynamical Systems and Chaos. 2. 83-89 (1995)
• [Publications] 田崎秀一、Pierre Gaspard: "多重パイこね変換における非平衡状態とフラクタル測度" 物性研究. 64. (1995)
• [Publications] 田崎秀一、Pierre Gaspard: "可逆力学系における決定論的拡散" 物性研究. 66. 668-682 (1994)
• [Publications] Yukio-Pegio Gungi et al.: "Bootstrapping System Defined by Inconsistent Relation between Boolean and Non-Boolean Algebra" Applied Mathematics and Computation. 79. 43-97 (1996)
• [Publications] Yukio-Pegio Gunji et al.: "Tree and loop as moments for measurement" BioSystems. 38. 127-133 (1996)
• [Publications] Yukio-Pegio Gunji et al.: "A Model of Incomplete Identification Illustrating Schooling Behaviors" Chaos Solitons a Fractals. (1997)
• [Publications] Yukio-Pegio Gunji et al.: "Ontological Measurement" BioSystems.
• [Publications] Hiroshi Yanagawa: "Hydrothermal Environments and Origins of Life" 温泉科学. 45巻・3号. (1995)
• [Publications] Kensei Kobayashi et al: "Formation and alteration of organic compounds in simulated submarine hydrothermal vent environemnts" Biogeochemical Processes and Ocean Flux. 523-535 (1995)
• [Publications] Robert A.Siurba et al: "Immunocytochemistry of tau phosphoserine 413 and tau protein kinase I in Alzheimer pathology" Brain Research. 737. 119-132 (1996)
• [Publications] 柳川 弘志: "進化分子工学による高次分子システムと機能の創出" まてりあ. 34巻・11号. (1995)
• [Publications] Takashi Ikegami and Takashi Hashimoto: "Active Mutation in Self-Reproducing Networks of Machines and Tapes" Artifical Life. 2. 305-318 (1995)
• [Publications] Takashi Ikegami and Takashi Hashimoto: "Replication and Diversity in Machine-Tape Coevolutionary Systems" Artifical Life. (1996)
• [Publications] 桂 勲: "生命体システムにおけるアポトーシス(勝木元也・長田重一編)、線虫の発生と細胞死・変異体による解析" 講談社サイエンティフィック, (1995)
• [Publications] Kohyama,T.: "Ecological Perspectives of Biodiversity The role of architecture in enhancing the plant species diversity." Springer Verlag., (1997)
• [Publications] 宝谷 紘一: "生体超分子構築のしくみ(54-59)" 現代化学, (1995)
• [Publications] 宝谷 紘一: "ウェットウェアによるALへのアプローチ「人工生命の方法」(126-134)" 工業調査会, (1995)
• [Publications] Kohyama,T.: "Forest architecture and dynamics in relation to biodiversity.In:Biodiversity and the dynamics of ecosystems" DIVERSITAS-DIWPA, (1996)
• [Publications] 宝谷 紘一: "人工分子システムと生体分子システム 高分子44(1)" (1995)
• [Publications] 宝谷 紘一、伊藤 知彦: "“生体系の自己組織化"コロイド科学 第3分冊 生体コロイドと高分子コロイド(123-143)" 日本化学会編 東京化学同人, (1996)
• [Publications] 宝谷 紘一: "膜の形と変える「生体膜」(153-161)" 吉岡書店, (1996)